Deficyt masy – scenariusz lekcji

1|Strona
DEFICYT MASY
2|Strona
Deficyt masy – scenariusz lekcji
Czas: 90 minut
Cele ogólne:
 Wprowadzenie pojęcia deficytu masy.
 Wyjaśnienie wzoru 𝐸 = 𝑚𝑐 2 .
Cele szczegółowe – uczeń:
 interpretuje wzór𝐸 = 𝑚𝑐 2 ,
 posługuje się pojęciami: energii spoczynkowej, deficytu masy, energii wiązania,
 rozwiązuje proste zadania obliczeniowe związane z deficytem masy i energią wiązania: oblicza
energię spoczynkową, deficyt masy i energię wiązania dla dowolnego pierwiastka układu
okresowego; rozróżnia wielkości dane i szukane; przelicza wielokrotności; szacuje rząd wielkości
spodziewanego wyniku, a na tej podstawie ocenia wartości obliczanych wielkości fizycznych;
odczytuje dane z tabeli; zapisuje wynik obliczenia fizycznego jako przybliżony (z dokładnością
do 2–3 cyfr znaczących).
Metody:
 dyskusja,
 pogadanka,
 rozwiązywanie zadań.
Formy pracy:
 praca zbiorowa (z całą klasą),
 praca indywidualna.
Środki dydaktyczne:
 pokaz slajdów „Energia wyzwalana podczas anihilacji”,
 tekst „Przykłady deficytu masy”,
 pokaz slajdów „Energia wyzwalana podczas reakcji jądrowej”,
 „Zadania”,
 plansza „Pytania sprawdzające”.
3|Strona
Przebieg lekcji
Czynności nauczyciela i uczniów
Uwagi, wykorzystanie środków dydaktycznych

Wprowadzenie do tematu – przypomnienie,
że podczas reakcji jądrowych wyzwalana jest
energia.

Warto przytoczyć przykład rozszczepienia
jądra uranu:
140
235
1
94
1
92U + 0n ⟶ 54Xe + 38Sr + 2 0n.
W jądro uranu uderza neutron i rozszczepia
je na jądra ksenonu i strontu. W wyniku tego
rozpadu powstają bardzo duża ilość energii
(około 200 MeV) oraz dwa neutrony.

Dyskusja: Skąd się bierze energia wyzwalana
podczas reakcji jądrowych.
Wprowadzenie wzoru 𝐸 = 𝑚𝑐 2 .

Wzór podany przez Einsteina:
𝐸 = 𝑚𝑐 2 ,
gdzie:
E – energia,
m – masa,
c – prędkość światła.
Wzór wiąże ze sobą dwa pojęcia: masy
i energii.
Jeśli ciało wydziela energię, to traci na masie,
a jeśli zyskuje energię, to przybiera na masie.
Aby masa ciała zmieniła się o 1 kg, jego
energia musiałaby się zmienić o około 1017 J.
Zmiana energii o 1 J powoduje zmianę masy
o około 10−17 kg, dlatego na co dzień
te zmiany są niezauważalne.






Wprowadzenie pojęcia energii spoczynkowej
ciała.
Omówienie procesu anihilacji.





Wprowadzenie pojęcia deficytu masy
na podstawie analizy reakcji jądrowej.
Wyjaśnienie znaczenia pojęcia „energia
wiązania”.



Energia odpowiadająca całej masie
spoczywającego ciała to energia
spoczynkowa.
W reakcjach jądrowych wyzwalana jest
pewna energia. Można wyzwolić całą energię
zawartą w danej masie; aby do tego doszło,
materia musi się zderzyć z antymaterią
w procesie zwanym anihilacją.
Analiza przykładu anihilacji 1 kg materii
– pokaz sladów „Energia wyzwalana podczas
anihilacji”.
Wykorzystanie tekstu „Przykłady deficytu
masy”.
Deficyt masy to różnica między masą
składników jądra a masą jądra.
Podczas reakcji tworzenia się jądra,
z poszczególnych składników wyzwala się
energia zależna od deficytu masy (wzór 𝐸 =
Δ𝑚𝑐 2 ). Do ponownego rozszczepienia tego
jądra na składniki trzeba by dostarczyć taką
samą ilość energii. Energia ta nazywana jest
energią wiązania jądra.
4|Strona

Do obliczenia energii wiązania nukleonu, czyli
energii potrzebnej do oderwania nukleonu
od jądra, stosuje się wzór:
𝐸A =

Obliczanie energii wyzwolonej podczas
reakcji jądrowej.

Δ𝑚𝑐 2
.
𝐴

Ilość energii wywalanej podczas reakcji
jądrowej można obliczyć, porównując masę
substancji przed reakcją z masą substancji
po reakcji.
Przykładowe zadanie rozwiązane krok
po kroku można znaleźć w załączniku
„Energia wyzwalana podczas reakcji
jądrowej”.

Rozwiązywanie zadań.

Przykłady zadań – „Zadania”.

Podsumowanie lekcji.

Zadanie uczniom pytań podsumowujących
wiedzę zdobytą na lekcji – „Pytania
sprawdzające”.
Pytania sprawdzające
1. Wyjaśnij wzór Einsteina.
2. Wyjaśnij znaczenie terminów:
a) energia spoczynkowa cząstki,
b) deficyt masy.
3. Wyjaśnij mechanizm procesu anihilacji.
4. Wyjaśnij związek deficytu masy z energią wiązania jądra.